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有机电致发光器件主要应用于照明和显示,提高器件的效率和寿命是研究者一直努力的目标。本论文的重点是通过结构设计、载流子调控和能量传递机理研究,制备高性能的蓝色磷光器件和白光器件。主要成果为:
1、在蓝色磷光主体材料与器件及能量传递的研究方面,通过全面研究新型三线态主体材料N,N-二咔唑基-1,4-二亚甲基苯(DCB)的相关性质,优化蓝色磷光染料掺杂浓度和器件的发光层厚度,设计制备了新型高效蓝色磷光器件,其最高电流效率为9.8cd/A,最大亮度为14000cd/m2,最高外量子效率5.8%。研究证明,新型主体材料与磷光染料之间的能量传递过程为放热能量传递,有利于提高器件的性能。
2、首次在磷光器件中设计制备了新型的载流子梯度调控发光层,使蓝光染料在发光层中的分布呈现一定的浓度梯度,与器件中电子的分布趋势一致,对蓝色磷光器件中的载流子复合区域进行了有效的调控,获得了最高电流效率为15.5cd/A,最大亮度为35000cd/m2的蓝色磷光器件,进一步提高了器件的性能。同时对载流子调控机理进行了研究。研究表明,载流子梯度调控发光层使器件的发光区域的远离界面,减少了载流子的无效复合,不仅提高了器件的性能,同时也克服了在大电流下,器件的发光效率低和稳定性差的缺点。
3、通过能级设计,利用两个主体材料之间的能级差所形成的阻挡结构,不需要在两个发光层中间插入空穴阻挡层,仅通过不同颜色发光层厚度的变化,制备了无空穴阻挡层的双发光层高效磷光白光器件,而且器件色坐标随电压变化很小,器件的最大亮度达到了22000cd/m2,最高电流效率为10.5cd/A。
4、采用蓝色磷光敏化红色荧光,混合蓝色磷光本身的发光,制备了单发光层高效白光器件,器件的最高电流效率为9.2cd/A,最大亮度为18200cd/m2。并对该白光器件中的能量传递机理进行了详细研究,证明了蓝色磷光染料在器件中不仅作为发光剂,同时可以作为荧光染料的敏化剂。
5、为改善使用蓝色磷光的白光器件存在的稳定性问题,采用蓝色荧光混合红色磷光制备了高效长寿命的白光器件,其最大亮度为14000cd/m2,最高效率为7.5cd/A,与全三线态白光器件相比,器件寿命提高了3倍。